包裝自動(dòng)化應(yīng)用

包裝自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)備的分類及其主要參數(shù)

自動(dòng)控制系統(tǒng)可以從不同的角度進(jìn)行分類。

(一)．按輸入量變化規(guī)律分類

1．恒值控制系統(tǒng)

所謂恒值就是恒定給定值的簡(jiǎn)稱。系統(tǒng)的給定值不變，并且要求系統(tǒng)的輸出量相應(yīng)地保持恒定。包裝過程中有些參數(shù)要求保持在一個(gè)正常標(biāo)準(zhǔn)值上不變，這個(gè)正常標(biāo)準(zhǔn)值就是給定值。如溫度控制、物料的重量控制、流量控制等就是這樣的系統(tǒng)。

2．程序控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的給定值是一個(gè)事先確定的時(shí)間函數(shù)，按一定規(guī)律變化，系統(tǒng)的任務(wù)是使被控制量以一定的精度按給定規(guī)律變化。一個(gè)典型的例子是程序控制機(jī)床的控制系統(tǒng)。

3．隨動(dòng)控制系統(tǒng)

隨動(dòng)控制系統(tǒng)也稱跟蹤控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是給定值在不斷變化，且變化規(guī)律是未知的?？刂葡到y(tǒng)的目的是使被控參數(shù)快速地、準(zhǔn)確地跟隨給定值變化。隨動(dòng)控制系統(tǒng)在包裝過程中應(yīng)用也很多，如物料自動(dòng)稱重系統(tǒng)即可看成是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，指示器顯示值嚴(yán)格地、及時(shí)地跟隨輸入(物料的重量變化而變化)。

(二)按有無反饋環(huán)節(jié)分類

1．開環(huán)控制系統(tǒng)

如果系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間沒有反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用無影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)即為開環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)給定電壓改變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速也跟著改變，而轉(zhuǎn)速的變化對(duì)控制不起作用。這種系統(tǒng)經(jīng)受不住負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化對(duì)轉(zhuǎn)速的影響。開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不存在穩(wěn)定性的問題。但受干擾影響較大，控制精度取決于各環(huán)節(jié)的精度和干擾的大小，通常較低。由于步進(jìn)電機(jī)采用脈沖電流驅(qū)動(dòng)，且在一定頻率范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，故采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的包裝設(shè)備，大多采用開環(huán)控制。

2．閉環(huán)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制作用有直接影響，這樣的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)的作用就是應(yīng)用反饋來減小偏差，通常閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高。但閉環(huán)系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，而且存在著穩(wěn)定性問題，即系統(tǒng)輸出量遠(yuǎn)離恒定的給定值或不能跟隨輸入量的變化，使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。因此設(shè)計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)要根據(jù)具體要求進(jìn)行選擇。閉環(huán)控制系統(tǒng)在包裝過程中得到廣泛的應(yīng)用。

(三)按系統(tǒng)的反應(yīng)特性分類

1．連續(xù)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)中的參數(shù)變化都是連續(xù)的，即系統(tǒng)的信號(hào)傳遞和被控制對(duì)象的反應(yīng)是不間斷的連續(xù)量或模擬量。前面提到的溫度控制、電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)都屬于連續(xù)控制系統(tǒng)。按系統(tǒng)的輸出量與輸入量間的關(guān)系，這類系統(tǒng)又可分為：

(1)線性控制系統(tǒng)系統(tǒng)由線性元件組成，各個(gè)環(huán)節(jié)都可以用線性微分方程來描述，滿足疊加原理，即幾個(gè)擾動(dòng)或控制作用同時(shí)作用于系統(tǒng)時(shí)，其總效果等于各單個(gè)作用引起的效果之和。

(2)非線性控制系統(tǒng)系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)具有非線性性質(zhì)，如出現(xiàn)飽和、死區(qū)、摩擦等。這樣的系統(tǒng)往往要采用非線性微分方程來描述，不滿足疊加原理。

2．?dāng)嗬m(xù)控制系統(tǒng)

斷續(xù)控制系統(tǒng)也稱離散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)是斷續(xù)量，其中又可分為：

(1)采樣控制系統(tǒng)其特點(diǎn)是將被控制的連續(xù)模擬量通過采樣裝置以一定的頻率采樣，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控裝置，經(jīng)數(shù)據(jù)處理或運(yùn)算后，輸出控制指令，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控制對(duì)象。采樣頻率往往遠(yuǎn)高于對(duì)象的變化頻率。

(2)開關(guān)控制系統(tǒng)由開關(guān)元件組成的斷續(xù)工作的控制系統(tǒng)。由于開關(guān)元件只有“接通”與“斷開”兩種截然不同的狀態(tài)，不能連續(xù)反映控制信號(hào)的變化，因此系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的控制必然是斷續(xù)的。常見的繼電器接觸器控制系統(tǒng)，可編程序控制器系統(tǒng)等都屬于開關(guān)控制系統(tǒng)。同樣開關(guān)控制系統(tǒng)有開環(huán)、閉環(huán)兩種。開環(huán)的開關(guān)量控制理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。

(四)按生產(chǎn)工藝參數(shù)分類

按被控工藝參數(shù)，可分為溫度控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等。

自動(dòng)包裝設(shè)備是自動(dòng)機(jī)械的一種，其結(jié)構(gòu)組成與其他自動(dòng)機(jī)械一樣，由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和控制裝置四大部分組成。區(qū)別于其他自動(dòng)機(jī)械的基本部分是自動(dòng)包裝設(shè)備的工作機(jī)構(gòu)，它借助于控制裝置，自動(dòng)完成包裝生產(chǎn)過程的各種作業(yè)。如被包裝物料的進(jìn)給、分揀、計(jì)量、裝填，包裝材料和容器的傳送、定向排列、定位、分離及成形制袋，包裝材料的粘合干燥、整形、封切、轉(zhuǎn)位傳送、排出包裝成品，以及在包裝作業(yè)過程中進(jìn)行重量、位移或位置、數(shù)量、溫度、壓力、速度等物理參數(shù)檢測(cè)、包裝成品質(zhì)量檢測(cè)、剔除廢品以及系統(tǒng)的故障報(bào)警等一系列工藝操作和輔助操作。由于包裝品的種類繁多，自動(dòng)包裝設(shè)備的功能各種各樣，實(shí)現(xiàn)其功能的設(shè)備、工藝操作的繁簡(jiǎn)程度也千差萬別。

設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)可以應(yīng)用在航空、航天等行業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品的研制設(shè)計(jì)過程?；谠O(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)的SYSWARE工程中間件平臺(tái)，已經(jīng)用于航天、航空、船舶、導(dǎo)彈、發(fā)動(dòng)機(jī)、電子、核工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域、多個(gè)型號(hào)研制中得到應(yīng)用。

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)出現(xiàn)科學(xué)與技術(shù)相互滲透和融合、各專業(yè)之間互相交叉和合作及科學(xué)技術(shù)發(fā)展全球化、科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨向一體化的形勢(shì)下，自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)應(yīng)與當(dāng)代重要技術(shù)融合，求得自身的創(chuàng)新和發(fā)展，全自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)革命也要得到各科學(xué)技術(shù)門類的支持，共同完成人類的第三次產(chǎn)業(yè)革命。

在新世紀(jì)里，先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)以外，還有生物技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、海洋資源開發(fā)技術(shù)、現(xiàn)代交通運(yùn)輸技術(shù)、航天航空技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)和通信技術(shù)、激光技術(shù)、環(huán)境保護(hù)技術(shù)、能源技術(shù)、材料技術(shù)、納米技術(shù)等12項(xiàng)重要技術(shù)，現(xiàn)僅結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)作一綜述。

生命科學(xué)發(fā)展至今，已經(jīng)有了適用成果，形成生物技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要指基因工程、基因工程藥物、轉(zhuǎn)基因食品、生物克隆技術(shù)，加上傳統(tǒng)生物技術(shù)中的發(fā)酵工程等，都需要自動(dòng)化技術(shù)與之配合;特別是人類基因組計(jì)劃、DNA芯片(基因芯片)及生物信息學(xué)帶有科研性質(zhì)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，是生物科學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，而且各種基因工程、生物工程中的操作設(shè)備，分析儀表和環(huán)境保證等應(yīng)用設(shè)備，既有科研價(jià)值，又有生產(chǎn)價(jià)值，我們要在引進(jìn)吸收的基礎(chǔ)上，充分利用先進(jìn)制造技術(shù)，開展這個(gè)領(lǐng)域的儀器設(shè)備的研制工作。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)在新世紀(jì)里，將會(huì)緊密結(jié)合，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化基礎(chǔ)上，將發(fā)展“精細(xì)農(nóng)作”，在先進(jìn)溫控及自動(dòng)灌溉等技術(shù)基礎(chǔ)上將發(fā)展新溫室技術(shù)、工廠化的農(nóng)業(yè)、無土栽培及工廠化的養(yǎng)殖業(yè)。

現(xiàn)代交通運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)中，自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)將發(fā)揮巨大作用。由于國情，我國鐵路運(yùn)輸將會(huì)有更大發(fā)展，鐵路提速為車輛、鐵路、調(diào)度、安全、管理等方面帶來不少的課題，在借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，已有所創(chuàng)新，如在鐵路信號(hào)自動(dòng)化專業(yè)采用軌道電路疊加應(yīng)答器，構(gòu)成先進(jìn)的控制系統(tǒng)，為安全提速做貢獻(xiàn)。公路運(yùn)輸及城市交通，現(xiàn)在及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，將會(huì)因小轎車等的發(fā)展而成為人們非常關(guān)注的話題，智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)(Intelligent Trans-portation System-ITS)將成為自動(dòng)化技術(shù)中的熱點(diǎn)，它將反過來促進(jìn)離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)課題的科研工作，促進(jìn)運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用，促進(jìn)人工智能技術(shù)發(fā)展等。

現(xiàn)代信息和通信技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)息息相關(guān)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使自動(dòng)化系統(tǒng)底層通訊爭(zhēng)論多年的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將會(huì)有所改觀，使CIMS,CIPS系統(tǒng)扁平化成為現(xiàn)實(shí);使人機(jī)界面更加友好，真正做到低成本自動(dòng)化的時(shí)候?qū)?huì)提前來到。光學(xué)技術(shù)(光通信和激光)的發(fā)展已為信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)帶來巨大的變化，在新的世紀(jì)里還會(huì)有更大的發(fā)展。

環(huán)保技術(shù)和能源技術(shù)的發(fā)展，除去能為自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)帶來巨大的市場(chǎng)以外，在新世紀(jì)里，也將對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出許多新課題。切爾諾貝利核電站的一聲巨響，警示人們要使操作人員不能有一點(diǎn)失誤，有了失誤，也應(yīng)有挽回?fù)p失的措施，這就要深人研究人機(jī)工程學(xué)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù);我國是一個(gè)產(chǎn)煤大國，潔凈煤技術(shù)很重要，自動(dòng)化技術(shù)在上世紀(jì)是從控制鍋爐燃燒起步的，到上世紀(jì)末，對(duì)循環(huán)流化床燃燒(CFBC)控制技術(shù)正在推廣，現(xiàn)在又增加一體化煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)技術(shù)，另外，行之有效的并聯(lián)串級(jí)交叉的自動(dòng)燃燒控制等常規(guī)控制技術(shù)還需要大力推廣……所以控制技術(shù)實(shí)用化任務(wù)很繁重。節(jié)能的任務(wù)，任重道遠(yuǎn)，這是自動(dòng)化技術(shù)不可推卸的重任。

能源的生產(chǎn)、傳輸、貯存、轉(zhuǎn)換、終端使用諸方面，只要有一項(xiàng)突破就會(huì)為人類造福，使科技和生產(chǎn)力突飛猛進(jìn)。

半導(dǎo)體材料、光電子材料(激光材料、光存儲(chǔ)材料、光電子控制元件材料)和導(dǎo)電高分子以及納米技術(shù)，與現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)關(guān)系密切，它將對(duì)檢測(cè)、存貯、機(jī)器人等方面產(chǎn)生影響。

住宅以優(yōu)美的曲線與環(huán)境融為一體。多種建筑形式為居住者提供眾多選擇。住宅的外墻面將是活性的：室外溫度越高，室內(nèi)越?jīng)隹?。住宅采用新型增?qiáng)混凝土及其它新材料的預(yù)制件建筑，外涂抗風(fēng)化侵蝕的涂層。這種結(jié)構(gòu)可把地震、颶風(fēng)和火災(zāi)的破壞減至最小程度。維納斯方案代表一個(gè)真正的電腦文化，所有社會(huì)結(jié)構(gòu)均采用計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，把計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化機(jī)械相連，協(xié)調(diào)整個(gè)城市的所有服務(wù)和機(jī)能。人們可以把這看作深入社會(huì)各個(gè)角落的電氣自主神經(jīng)系統(tǒng)。例如，在農(nóng)業(yè)帶，計(jì)算機(jī)將自動(dòng)監(jiān)控和保持地下水位和土壤化學(xué)性質(zhì)，并控制作物的種植和收獲；在居住區(qū)，計(jì)算機(jī)將自動(dòng)控制和保持工廠和消費(fèi)者之間穩(wěn)定的供貨。采用計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化技術(shù)只會(huì)對(duì)改善人們的生活起作用；它并不監(jiān)督或支配人們的活動(dòng)。單調(diào)乏味的工作將會(huì)被逐步取消，人人都會(huì)過上高標(biāo)準(zhǔn)的生活。伴隨不斷的發(fā)展，從頭將有選擇最滿意生活方式的時(shí)間和自由。2100433B